2012科學(xué)發(fā)展報告

內(nèi)容概要

　　本書是中國科學(xué)院發(fā)布的年度系列報告《科學(xué)發(fā)展報告》的第十五本，旨在綜述2011
年度世界科技進(jìn)展與發(fā)展趨勢，評述科學(xué)前沿與重大科學(xué)問題，報道我國科學(xué)家所取得的突破性成果，介紹科學(xué)在我國實(shí)施“科教興國”與“可持續(xù)發(fā)展”兩大戰(zhàn)略中所起的作用，并向國家提出有關(guān)中國科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略和政策的建議，特別是向全國人大和全國政協(xié)會議提供科學(xué)發(fā)展的背景材料，為高層科學(xué)決策提供參考。

書籍目錄

新科技革命的拂曉(　代序)白春禮i
前言
中國科學(xué)院“科學(xué)發(fā)展報告”課題組vii
第一章　科學(xué)展望
　發(fā)展轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)，建設(shè)國家級轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心
　我國地震減災(zāi)中地震學(xué)面臨的巨大挑戰(zhàn)
第二章　科學(xué)前沿
　20109　～　20118　物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)前沿的熱門課題
　線性光學(xué)量子信息處理取得重要進(jìn)展
　三維拓?fù)浣^緣體電子結(jié)構(gòu)調(diào)控與研究——碲化銻的生長和研究取得重要進(jìn)展
　聚合物太陽能電池光伏材料研究進(jìn)展
　石墨烯材料科技與產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
　復(fù)雜疾病的遺傳易感性
　老年性癡呆的研究進(jìn)展
　2011　年世界科技發(fā)展綜述
第三章　2011　年諾貝爾科學(xué)獎評述
　遙遠(yuǎn)的超新星和加速膨脹的宇宙
　——2011　年諾貝爾物理學(xué)獎評述
　準(zhǔn)周期晶體
　——2011　年諾貝爾化學(xué)獎評述
　關(guān)于天然免疫與樹突狀細(xì)胞領(lǐng)域的研究進(jìn)展
　——2011　年度諾貝爾生理學(xué)/　醫(yī)學(xué)獎評述
第四章　2011　年中國科學(xué)家具有影響力的部分工作
　李群的無窮維表示論研究
　宇宙學(xué)尺度上哥白尼原理的驗(yàn)證
　中國科學(xué)家參加的相對論重離子對撞機(jī)STAR　實(shí)驗(yàn)捕獲到最重反物
　質(zhì)原子核
　超強(qiáng)超短激光驅(qū)動的尾波場電子加速研究取得突破性進(jìn)展
　碳納米管的高效光伏倍增效應(yīng)
　分子材料和器件的研究取得新進(jìn)展
　單原子催化劑
　手性合成中的新催化劑和新反應(yīng)研究——手性氮氧配體和催化劑及高效高選擇性催化不對稱
　骨架蛋白INAD
　——果蠅眼睛信號傳導(dǎo)的氧化還原動態(tài)調(diào)節(jié)器
　BRI1　識別油菜素內(nèi)酯及其活化的分子機(jī)制
　突破體細(xì)胞“變身”障礙
　miR-499　調(diào)控心肌細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制研究
　天然免疫調(diào)控的新型分子機(jī)制研究
　我國新發(fā)傳染病發(fā)熱伴血小板減少綜合征和新布尼亞病毒
　屠呦呦獲2011　年拉斯克獎
　迄今最古老的多細(xì)胞宏體生物化石群
　——“藍(lán)田生物群”
　卡定二疊紀(jì)末生物大滅絕的時間
　土壤-大氣間HONO　交換新機(jī)制
　冰期-間冰期印度夏季風(fēng)動力學(xué)：北半球熱力牽引和南半球壓力推動
第五章　公眾關(guān)注的科學(xué)熱點(diǎn)
　化學(xué)與文明進(jìn)步：中國的實(shí)例
　我國“旱澇并存、旱澇急轉(zhuǎn)”的災(zāi)害與預(yù)測探討
　食品安全管理及科技支撐面臨問題分析
　太空垃圾的危害及解決方案
　載人航天空間交會對接
　——空間科學(xué)與應(yīng)用發(fā)展新階段
第六章　科技戰(zhàn)略與政策
　明晰定位，實(shí)施“民主辦院、開放興院、人才強(qiáng)院”發(fā)展戰(zhàn)略，加快出成果
　出人才出思想
　關(guān)于我國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略的幾點(diǎn)思考
　“十二五”科技規(guī)劃為未來五年我國科技發(fā)展指明方向
　2011　年世界主要國家科技與創(chuàng)新戰(zhàn)略新進(jìn)展
第七章　中國科學(xué)發(fā)展概況
　2011　年科技部基礎(chǔ)研究主要工作進(jìn)展
　2011　年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎概況
　2010　年度國家自然科學(xué)獎獎勵情況綜述
　國家自然科學(xué)基金2011　年度資助情況
　科學(xué)基金資助與管理績效國際評估
　中國基礎(chǔ)研究10　年發(fā)展概要韓宇吳善超268
第八章　科學(xué)家建議
　構(gòu)建符合我國國情的智能電網(wǎng)
　推行綠色建筑促進(jìn)節(jié)能減排改善人居環(huán)境
　關(guān)于南水北調(diào)中線工程核心水源區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的咨詢建議
　將建立醫(yī)院分類評價體系作為公立醫(yī)院改革切入點(diǎn)的建議
附錄
附錄一：2011　年中國與世界十大科技進(jìn)展
附錄二：2011　年中國科學(xué)院、中國工程院新當(dāng)選院士名單
附錄三：香山科學(xué)會議2011　年學(xué)術(shù)討論會一覽表

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：1.1 發(fā)展轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)，建設(shè)國家級轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心曾益新 徐淼(北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院)2011年召開的第66屆聯(lián)合國大會專設(shè)以慢性非傳染性疾病防控為主題的高級別會議。隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步、人類壽命的延長，威脅人類生命的主要原因已由單一因素(如細(xì)菌或病毒)引起的感染性疾病轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘁蛩?如遺傳、環(huán)境、社會、心理)引起的慢性疾病。在這樣的背景下，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)(translational medicine)應(yīng)運(yùn)而生，成為近10年國際醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最炙手可熱的話題。它的核心理念是在基礎(chǔ)研究與臨床醫(yī)學(xué)之間架起緊密相連的橋梁，使臨床的需求能夠迅速成為基礎(chǔ)研究的項(xiàng)目，使基礎(chǔ)研究的成果及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)迅速轉(zhuǎn)化為可在臨床實(shí)際應(yīng)用的理論、技術(shù)、方法和藥物，成為實(shí)驗(yàn)室到臨床(bench to bedside,B2B)之間一條綠色通道，促進(jìn)醫(yī)學(xué)的快速進(jìn)步，讓科技更好地為人類服務(wù)。一、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的提出具有劃時代意義1.背景：現(xiàn)代分子生物學(xué)的快速發(fā)展尚未有效轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和臨床之間的合作和相互促進(jìn)，并不是一個新的概念。其實(shí)直到20世紀(jì)60年代基礎(chǔ)科學(xué)研究和臨床科學(xué)研究的結(jié)合仍非常緊密，正是由于許多臨床醫(yī)生參與基礎(chǔ)科學(xué)研究，醫(yī)學(xué)在過去的一個世紀(jì)取得了巨大的成功。一系列嚴(yán)重危害人類生命和健康的傳染病、寄生蟲病和營養(yǎng)缺乏性疾病得到了有效控制，成為了20世紀(jì)醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要標(biāo)志。以磺胺類、青蒿素、青霉素、鏈霉素等為代表的抗生素的發(fā)現(xiàn)和使用，疫苗技術(shù)的發(fā)展和推廣，使得曾經(jīng)嚴(yán)重威脅人類生命的許多感染性疾病被消滅或得到有效控制；對免疫機(jī)制的深入研究很大程度上解決了器官和骨髓移植的排異反應(yīng)問題，拓展了外科和腫瘤治療領(lǐng)域；維生素等必需營養(yǎng)成分的闡明，衛(wèi)生條件、居住環(huán)境的改善也為控制傳染病和流行病做出了巨大貢獻(xiàn)。這每一次突破無不是臨床研究和基礎(chǔ)及流行病學(xué)研究密切結(jié)合的成果。20世紀(jì)中后期，由于醫(yī)學(xué)進(jìn)步和生活方式的改變，發(fā)達(dá)國家和我國這樣的發(fā)展中國家疾病譜發(fā)生了顯著的轉(zhuǎn)變，已從急性病轉(zhuǎn)向慢性病為主，心腦血管疾病、惡性腫瘤成為最主要死因。研究者們逐漸認(rèn)識到以心腦血管疾病和腫瘤為代表的慢性病是系統(tǒng)性復(fù)雜疾病，往往不是由某一基因或者某一單一因素所造成的。傳統(tǒng)的單因素研究方法已經(jīng)無法滿足慢性病防治的需要。正好限制性內(nèi)切酶、基因克隆和測序等基本分子生物學(xué)技術(shù)在20世紀(jì)70年代之后取得突破，使基礎(chǔ)研究領(lǐng)域發(fā)生了飛躍，人們對生命活動和疾病的本質(zhì)和機(jī)制展開了更深入的探索，取得了前所未有的進(jìn)展。特別是隨著人類基因組計劃的完成(1990～2003年)和基因測序成本快速降低，生命科學(xué)研究已經(jīng)從針對一個基因、一個蛋白質(zhì)或一個分子的研究模式轉(zhuǎn)換成針對所有基因、所有蛋白質(zhì)和所有分子開展研究。生命科學(xué)研究進(jìn)入了“組學(xué)”研究時代，基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)如火如荼展開，積累了大量的數(shù)據(jù)，但是對這些數(shù)據(jù)的理解和闡釋非常有限。和這些對生命活動和疾病機(jī)制的認(rèn)識、各種組學(xué)所積累的大量數(shù)據(jù)和巨大的投入(美國在近40年間投入腫瘤研究經(jīng)費(fèi)多達(dá)2000億美元)形成鮮明對比的是，基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的研究成果非常有限地轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用。醫(yī)學(xué)研究在日趨深入的同時日趨復(fù)雜化，基礎(chǔ)與臨床醫(yī)學(xué)的隔閡越來越大。這已成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)學(xué)教育的最大問題和障礙，嚴(yán)重制約了醫(yī)學(xué)的發(fā)展。因此，將這些認(rèn)知和大量數(shù)據(jù)有效轉(zhuǎn)化為指導(dǎo)臨床實(shí)踐的知識和技術(shù)成為現(xiàn)階段醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域迫在眉睫需要解決的問題。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的概念應(yīng)運(yùn)而生。2. 概念：實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化研究的三個階段1992年美國華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科D.W. Choi醫(yī)生在《科學(xué)》雜志首次提出“從實(shí)驗(yàn)室到病床旁”的概念。1996年，歐洲腫瘤研究所杰拉蒂(J.Geraghty)醫(yī)生在《柳葉刀》(Lancet)雜志上首次提出“轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)”這一新名詞。2003年，美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)前任院長澤古尼(E.A.Zerhouni)在2003年提出的NIH 21世紀(jì)發(fā)展路線圖(NIH Roadmap)中首次全面闡述轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)概念，并將其定位為科研改革和提高醫(yī)療水平的關(guān)鍵舉措。之后，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)逐漸升溫，其定義和內(nèi)涵也在不斷地變化和豐富?，F(xiàn)在研究者普遍接受的觀點(diǎn)即轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究是將醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究中獲得的關(guān)于疾病發(fā)病機(jī)制及治療機(jī)制的新認(rèn)識快速有效地轉(zhuǎn)化為臨床醫(yī)療新技術(shù)，直接服務(wù)于廣大患者對疾病的診斷、治療和預(yù)防，以實(shí)現(xiàn)其社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。同時，也強(qiáng)調(diào)臨床問題要盡快轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)研究的課題，基礎(chǔ)和臨床研究的成果要盡快轉(zhuǎn)化為政府的公共衛(wèi)生政策，更大范圍造福人民。為了實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化目的，研究者們將轉(zhuǎn)化研究的過程分為以下三個階段(圖1)：T1階段，從基礎(chǔ)研究向臨床科學(xué)研究的轉(zhuǎn)化，包括新藥物、新設(shè)備和新的診斷試劑的研發(fā)等；T2階段，從臨床研究向臨床實(shí)際操作轉(zhuǎn)化，將已經(jīng)在臨床驗(yàn)證并得到充分循證醫(yī)學(xué)證據(jù)的研究結(jié)果轉(zhuǎn)化為臨床指南，主要依靠各種臨床試驗(yàn)的開展；T3階段，將研究成果應(yīng)用到臨床及公共衛(wèi)生保健中，包括臨床指南的推廣、公共衛(wèi)生政策的制定等，最終達(dá)到改善人民群眾健康的目標(biāo)。這一三步法模型成為了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，正是由于轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)在每個階段的內(nèi)涵不同，參與轉(zhuǎn)化工作的專家群體和研究方法也不盡相同。T1階段主要依靠基礎(chǔ)、藥物、工程技術(shù)等領(lǐng)域和臨床研究的密切結(jié)合；T2階段主要依靠藥廠、設(shè)備研發(fā)企業(yè)和臨床專家的合作，特別是多中心大型臨床試驗(yàn)的開展，往往涉及多個國家和醫(yī)療中心；T3階段的轉(zhuǎn)化更要依靠臨床專家、公共衛(wèi)生領(lǐng)域?qū)＜液驼块T一起參與實(shí)現(xiàn)。在這一轉(zhuǎn)化過程中我們需要強(qiáng)調(diào)的是以病人為核心的理念，強(qiáng)調(diào)臨床需求對基礎(chǔ)研究工作乃至整個轉(zhuǎn)化工作的指導(dǎo)意義。如果提不出好的臨床問題，基礎(chǔ)科學(xué)的轉(zhuǎn)化會失去方向。圖1 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的三個階段(資料來源：Salvatore A, Berent P. The Advancement of Translational Medicine-from Regional Challenges to Global Solutions. 2009)從上述轉(zhuǎn)化鏈中，我們可以看出數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等基礎(chǔ)科學(xué)和電子、計算機(jī)、光學(xué)、機(jī)械等工程技術(shù)的發(fā)展是推動醫(yī)學(xué)發(fā)展的原動力；而科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步要轉(zhuǎn)化為人類健康則要逐一克服橫亙其中的“轉(zhuǎn)化斷層”。3. 研究方向：以分子生物學(xué)發(fā)現(xiàn)向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化為核心當(dāng)今以惡性腫瘤、心腦血管疾病為首的慢性疾病嚴(yán)重威脅人類健康，總體發(fā)病率在我國逐年上升，且有年輕化趨勢。通過對這類疾病發(fā)病機(jī)制的深入探索，我們認(rèn)識到它們大多是多基因和多種環(huán)境與社會心理因素共同作用的結(jié)果，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，是系統(tǒng)性疾病；并且個體差異大，對這些疾病患者不適合采用單一的方法進(jìn)行診斷和治療。因此，在分子和細(xì)胞水平上基本弄清了亞臨床、臨床的致病原因，根據(jù)患者的遺傳背景、疾病的分子生物學(xué)特征進(jìn)行分子診斷和個體化治療的時代正在開始。以分子生物學(xué)發(fā)現(xiàn)向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化為核心內(nèi)容的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)為實(shí)現(xiàn)以預(yù)防、預(yù)警和個體化治療(preventive predictive and personalized medicine，3P醫(yī)學(xué))為目標(biāo)的21世紀(jì)3P醫(yī)學(xué)提供了解決路徑。現(xiàn)代轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)研究理念的一次新的跨越和革命，將在以下幾個方面進(jìn)行重點(diǎn)轉(zhuǎn)化。(1)生物標(biāo)志物的鑒定和應(yīng)用。各種組學(xué)研究為我們提供了大量的數(shù)據(jù)和研究方法，基于組學(xué)研究我們有望篩選出用于早期診斷、疾病預(yù)測、評估藥物靶點(diǎn)和患者預(yù)后的生物標(biāo)志物，用于疾病的早期診斷、預(yù)防和治療。這些標(biāo)志物相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用將會是一個很大的產(chǎn)業(yè)，對疾病的整個診療過程產(chǎn)生巨大的影響。(2)靶向藥物的研發(fā)。靶向藥物是隨著當(dāng)代分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生的新型藥物，目前主要用于腫瘤治療領(lǐng)域。傳統(tǒng)治療藥物因?yàn)槿狈γ鞔_的藥物靶點(diǎn)，通過對細(xì)胞的殺傷作用來發(fā)揮效，很多情況下殺傷腫瘤細(xì)胞的同時也會殃及正常細(xì)胞，所以毒副作用大。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，研究者們得以明確疾病的分子機(jī)制，從而選擇有效的靶點(diǎn)，開發(fā)具有特異性的靶向藥物，用于疾病治療。例如，靶向藥物格列衛(wèi)和赫賽汀的開發(fā)改寫了慢性粒細(xì)胞白血病和乳腺癌治療歷史?，F(xiàn)在很多研究機(jī)構(gòu)、藥廠認(rèn)識到靶向藥物的價值和戰(zhàn)略意義，已投入了大量的人力和資源用于靶向藥物的開發(fā)。(3)基于分子分型的個體化治療。復(fù)雜疾病的異質(zhì)性和越來越多的靶向藥物的開發(fā)向我們揭示了一種醫(yī)療行為適合所有人(one fits to all)的時代逐漸過去。而分子生物學(xué)的發(fā)展讓我們認(rèn)識到復(fù)雜疾病的異質(zhì)性的根源在于其分子機(jī)制，包括基因組的遺傳和變異、細(xì)胞信號通路的異常，不同個體所患的看似相同的疾病或存在不同遺傳背景和分子分型?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)界已形成共識，根據(jù)患者所患疾病的分子分型實(shí)施個體化治療是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢，將極大地提高治療效率，有效地減輕經(jīng)濟(jì)成本和毒副作用。(4)分子影像診斷技術(shù)的開發(fā)。分子影像學(xué)是隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)和分子生物學(xué)等學(xué)科的發(fā)展和互相融合而形成的新興研究領(lǐng)域。傳統(tǒng)影像學(xué)主要依賴非特異性的成像手段進(jìn)行疾病的檢查，只有當(dāng)機(jī)體發(fā)生明顯的病理或解剖結(jié)構(gòu)的改變時才能發(fā)現(xiàn)異常，雖然技術(shù)和圖像分辨率在不斷提高，但是此時發(fā)現(xiàn)疾病，已錯過了治療的最佳時機(jī)。分子標(biāo)記和正電子發(fā)射計算機(jī)斷層掃描(PET-CT)、磁共振成像(MRI)等影像技術(shù)的結(jié)合將使影像醫(yī)學(xué)從對傳統(tǒng)的解剖、生理功能的研究，深入到分子水平的成像，在特異性分子探針的幫助下去探索疾病的分子水平的變化，在臨床癥狀出現(xiàn)之前就監(jiān)測到病變的產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)真正的早期診斷，提高疾病的治療效果。

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《2012科學(xué)發(fā)展報告》是中國科學(xué)院科學(xué)與社會系列報告之一。

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